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1、開關(guān)電源工作原理詳解析??(2011-10-1015:35)分類：開關(guān)電源第1頁：前言：PC電源知多少 個人PC所采用的電源都是基于一種名為“開關(guān)模式”的技術(shù)，所以我們經(jīng)常會將個人PC電源稱之為——開關(guān)電源（SwitchingModePowerSupplies，簡稱SMPS），它還有一個綽號——DC-DC轉(zhuǎn)化器。本次文章我們將會為您解讀開關(guān)電源的工作模式和原理、開關(guān)電源內(nèi)部的元器件的介紹以及這些元器件的功能?！窬€性電源知多少 目前主要包括兩種電源類型：線性電源（linear）和開關(guān)電源（switching）。線性電源的工作原
2、理是首先將127V或者220V市電通過變壓器轉(zhuǎn)為低壓電，比如說12V，而且經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的低壓依然是AC交流電；然后再通過一系列的二極管進行矯正和整流，并將低壓AC交流電轉(zhuǎn)化為脈動電壓（配圖1和2中的“3”）；下一步需要對脈動電壓進行濾波，通過電容完成，然后將經(jīng)過濾波后的低壓交流電轉(zhuǎn)換成DC直流電（配圖1和2中的“4”）；此時得到的低壓直流電依然不夠純凈，會有一定的波動（這種電壓波動就是我們常說的紋波），所以還需要穩(wěn)壓二極管或者電壓整流電路進行矯正。最后，我們就可以得到純凈的低壓DC直流電輸出了（配圖1和2中的“5”）配圖1：標準的
3、線性電源設(shè)計圖配圖2：線性電源的波形 盡管說線性電源非常適合為低功耗設(shè)備供電，比如說無繩電話、PlayStation/Wii/Xbox等游戲主機等等，但是對于高功耗設(shè)備而言，線性電源將會力不從心?！ τ诰€性電源而言，其內(nèi)部電容以及變壓器的大小和AC市電的頻率成反比：也即說如果輸入市電的頻率越低時，線性電源就需要越大的電容和變壓器，反之亦然。由于當前一直采用的是60Hz（有些國家是50Hz）頻率的AC市電，這是一個相對較低的頻率，所以其變壓器以及電容的個頭往往都相對比較大。此外，AC市電的浪涌越大，線性電源的變壓器的個頭就越大
4、。 由此可見，對于個人PC領(lǐng)域而言，制造一臺線性電源將會是一件瘋狂的舉動，因為它的體積將會非常大、重量也會非常的重。所以說個人PC用戶并不適合用線性電源?！耖_關(guān)電源知多少 開關(guān)電源可以通過高頻開關(guān)模式很好的解決這一問題。對于高頻開關(guān)電源而言，AC輸入電壓可以在進入變壓器之前升壓（升壓前一般是50-60KHz）。隨著輸入電壓的升高，變壓器以及電容等元器件的個頭就不用像線性電源那么的大。這種高頻開關(guān)電源正是我們的個人PC以及像VCR錄像機這樣的設(shè)備所需要的。需要說明的是，我們經(jīng)常所說的“開關(guān)電源”其實是“高頻開關(guān)電源”的縮寫形式
5、，和電源本身的關(guān)閉和開啟式?jīng)]有任何關(guān)系的?！ ∈聦嵣?，終端用戶的PC的電源采用的是一種更為優(yōu)化的方案：閉回路系統(tǒng)（closedloopsystem）——負責控制開關(guān)管的電路，從電源的輸出獲得反饋信號，然后根據(jù)PC的功耗來增加或者降低某一周期內(nèi)的電壓的頻率以便能夠適應(yīng)電源的變壓器（這個方法稱作PWM，PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）。所以說，開關(guān)電源可以根據(jù)與之相連的耗電設(shè)備的功耗的大小來自我調(diào)整，從而可以讓變壓器以及其他的元器件帶走更少量的能量，而且降低發(fā)熱量。 反觀線性電源，它的設(shè)計理念就是功率至上，
6、即便負載電路并不需要很大電流。這樣做的后果就是所有元件即便非必要的時候也工作在滿負荷下，結(jié)果產(chǎn)生高很多的熱量。第2頁：看圖說話：圖解開關(guān)電源 下圖3和4描述的是開關(guān)電源的PWM反饋機制。圖3描述的是沒有PFC(PowerFactorCorrection，功率因素校正)電路的廉價電源，圖4描述的是采用主動式PFC設(shè)計的中高端電源。圖3：沒有PFC電路的電源圖4：有PFC電路的電源 通過圖3和圖4的對比我們可以看出兩者的不同之處：一個具備主動式PFC電路而另一個不具備，前者沒有110/220V轉(zhuǎn)換器，而且也沒有電壓倍壓電路。下文
7、我們的重點將會是主動式PFC電源的講解。 為了讓讀者能夠更好的理解電源的工作原理，以上我們提供的是非常基本的圖解，圖中并未包含其他額外的電路，比如說短路保護、待機電路以及PG信號發(fā)生器等等。當然了，如果您還想了解一下更加詳盡的圖解，請看圖5。如果看不懂也沒關(guān)系，因為這張圖本來就是為那些專業(yè)電源設(shè)計人員看的。圖5：典型的低端ATX電源設(shè)計圖 你可能會問，圖5設(shè)計圖中為什么沒有電壓整流電路？事實上，PWM電路已經(jīng)肩負起了電壓整流的工作。輸入電壓在經(jīng)過開關(guān)管之前將會再次校正，而且進入變壓器的電壓已經(jīng)成為方形波。所以，變壓器輸出的波
8、形也是方形波，而不是正弦波。由于此時波形已經(jīng)是方形波，所以電壓可以輕而易舉的被變壓器轉(zhuǎn)換為DC直流電壓。也就是說，當電壓被變壓器重新校正之后，輸出電壓已經(jīng)變成了DC直流電壓。這就是為什么很多時候開關(guān)電源經(jīng)常會被稱之為DC-DC轉(zhuǎn)換器?！ ○佀蚉WM控制電路的回路
